工业机器人实验指导书.docx

1、工业机器人实验指导书工业机器人实验指导书业机器人现场教学实验一 工业机器人认知部分1.实验目的 1）了解各种机器人； 2）了解 FANUC ARC Mate 100iB 机器人系统组成； 3）介绍机器人试教编程，进行机器人动作演示；2.实验器材 1）日本FANUC ARC Mate 100iB 焊接机器人一台，ABB机器人两台，众为兴机器人一台，导管架焊接机器人一台，爬壁式机器人一台 2） 工控计算机，ABE公司ROBOTSTUD离线编程软件一套3.实验原理 1） Fanuc机器人简介机器人的主要参数FANU机器人本体型号为 ARC Mate M6iB，控制柜型号为M-6iB。机器人的具体性能

2、参数如下: 轴数： 6 手部负重（ kg ） :6 运动范围: 重复定位精度: 最大运动速度FANUC机器人的安装环境 环境温度 :0-45 摄氏度 环境湿度 :普通 :75%RH 短时间 :85%（一个月之内） 振动 :=0.5G(4.9M/s2)FANUC机器人的编程方式 在线编程 离线编程FANUC机器人的特色功能各种场合均适用Soft float 软浮动功能用于机床工件的安装和取出 , 有弹性的机械手 .Remote TCP 2）FANUC机器人的构成FANUC机器人软件系统Handling Tool 用于搬运Arc Tool 用于弧焊Spot Tool 用于点焊Seali ng To

3、ol 用于布胶Pai nt Tool 用于油漆Laser Tool用于激光焊接和切割FANUC机器人硬件系统如图15所示，通用FANUC机器人硬件系统包括：机器人本体、机器人控制柜、操纵台(或变位器)和示教操作盒。图1 FANUC机器人硬件系统个组件:Power Wave F355i :如图 2图5机器人示教盒其上的主要按键和开关的功能如下：紧急停止按键：此按钮被按下时，机器人立刻停止运动；ON/OFF开关:ON : TP有效；OFF: TP无效。当TP无效时，示教、编程及手动不能被使用Dead Man开关：当TP有效时，只有Dead Man开关被按到适中位置，机器人才能运动，一旦松开 或者按

4、紧，机器人立即停止运动，并出现报警。TP的作用I/O设TP的作业包括：点动机器人，编写机器人程序，试运行程序，生产运行和查阅机器人的状态（ 置，位置，焊接电流）。认识TP上的操作键TP上各操作键的分布如图 6所示。具体各个按键的功能如下:咅 T1UllctEACH ton、 AJAfcm1k : 丿机器人在不同坐标系下示教速度键：用这些键来调整机器人的运动速度。E TEACH程序键：用这些键来选择编程时的菜单选项。SELECT键：显示程序清单EDIT键：显示当前使用或编写的程序DATA 键：显示 weld schedules, weld processes, weave schedules,

5、TorchMate dataNEXT 键： 按下该键显示更多的对应于 F1-F2-F3-F4-F5按键的功能键。小数点（.），逗号（,）确认键:使用该键确认一个数值的输入，或者从一个菜单中确认选择一个项目。U1 thEBLWTRF连续运行程序时，使用该键驱使机器人开始执行编好的程序。BWD后退）键:用该键执行排在光标前面的程序语句。WELD ENBL键:运行一个程序时，使用该键来控制是否开启焊接过程rrtMITEM 键:用该键 在一个列表中选择一个项目焊丝运动键:Wire “+” 使焊丝经由焊枪送出， Wire “-” 使焊丝经由焊枪回抽。例1：要在一个TP程序列表中选择一行,按下ITEM,输

6、入要选行的编号后按下 ENTER例2：要在一个System Variables 清单中选择一行，按下ITEM键，输入要选行的编号后按下 ENTERBACK SP ACE键：使用该键能依次删除光标前的字母和数字PREV键：用该键能显示上一级屏幕界面UTILITIES MENU键：用该键显示菜单屏幕：下面是按下 MENU后出现的列表：2.TEST CYCLE :为测试操作指定数据3.MANUAL FCTNS :执行宏指令4.ALARM :显示报警历史和详细信息5.I/O :显示和手动设置输出，仿真输入 /输出,6.SET UP :设置系统7.FILE :读取或存储文件8.USER:显示用户信息9.

7、SELECT:列出和创建程序10.EDIT:编辑和执行程序11.DATA :显示寄存器、位置寄存器和堆码寄存器的值12.STATUS :显示系统和弧焊状态13. POSITION:显示机器人当前的位置14.SYSTEM :设置系统变量，Masteri ng15.BROWSER :浏览网页，只对:显示提示分配信号iPendant 有效ABORT (ALL):强制中断正在执行或暂停的程序Disable FWD/BWD :使用TP执行程序时，选择 FWS/BWD是否有效CHANGE GRO UP :改变组QUICK/FULL MENUS :在快速菜单和完整菜单之间选择SAVE :保存当前屏幕中相关的

8、数据到软盘中P RINT SCREEN :打印当前屏幕的数据端右面的蓝色状态行应该为 -Joi nt 10%。关节坐标模式(Joi nt Coordi nate)下移动机器人按下并保持“ SHIFT”，在配合其他方向键移动机器人。通过示教盒上的“ +%和“ -%”键进行调节（或同时 配合“ SHIFT”进行大范围的调节），为 了安全起见，在开始的时候尽量以较低的速度移动机器人，并确认不会发生碰撞时，再适当的 提高移动速度。3）直角坐标模式下移动机器人松开 “ SHIFT”键，在键盘上找到并按“ COORD键直到蓝色的状态栏显示“ World ”。（注意,J1，J2，J3 键时，机此时再移动机器

9、人时 , 机器人不再单轴（单关节）转动。而是：当按前面三组 器人的TCP以直线运动；当按后面三组J4, J5 , J6键时，机器人的TCP固定不动绕相应的直线坐标轴旋转。一直按住“ J3, +Z ” 键， 第三轴提升到一定程度将自动停止继续往上升，此时，在屏幕顶部的信息提示栏中应该有限位或者位置不可达的报警提示，按“ RESET键消除报警；5）按住“ J3, -Z ”键使第三轴往回运动。认识 Dead-Man/E-Stop 开关作用当释放“ Dead-Man” 开关， 状态信息栏中就会有报警信息， 要消除报警只要重新按住并保持住，报警信息将自动消失。“Dead-Man” 开关是个 3 位开关，

10、按压力太大也会导致报警。6）急停按钮的使用按一下示教盒右上方红色的“ E-STOP急停按钮，在屏幕的状态信息显示栏中会有急停报警。注意：在进行急停或复位急停操作时，除了可以听得到第二轴和第三轴的抱闸声音，还可以听 到机器人控制柜内部断路器的跳闸声音。5. 思考题（选作） 简述工业机器人的定义，说明 FANUC 机器人的的主要特点是什么？ 机器人为几自由度机器人？主要有哪几个关节？分别可作什么样的运动？实验二工业机器人运动学模型实验一一工业机器人认知部分1.实验目的了解FANUC ARC MatelOOiB机器人本体结构;了解FANUC ARC MatelOOiB机器人各关节运动动作;复习右手螺

11、旋定则和右手坐标系;复习机器人杆件坐标系建立方法;2.实验器材1)日本FANUC ARC Mate lOOiB 焊接机器人3.实验原理1） D-H模型机器人杆件坐标系建立方法不唯一，可以有多种定义方式， DH模型仅是最常见、最常用的一种。同一机器人在建立 DH模型过程中，杆件坐标系也不尽相同。 首先DH模型本身可分为坐标系前置 型（我们学习的 DH模型）和坐标系后置型（也叫 DHM，不做深入学习，有兴趣以后自学） ；其次即使同种DH模型也会因为机器人初始位型的不同 DH参数表也不同；最后即使同种位型，各坐标系 Z轴的选择也会引起DH模型参数表不同。2） 转动关节DH模型的建立，见图-8i+1的

12、转动关节轴上连杆iYi轴由右手定则决定图8 DH模型的建立3）连杆参数，见图两个参数描述连杆两关节（关节i和i+1）轴线的公垂线长度 ai （连杆长度） 两关节（关节i和i+1）轴线夹角a i （连杆扭角）两个参数描述相邻两个连杆间关系（连杆 i-1和连杆i关系）沿关节i轴线两个公垂线的距离 di （连杆距离）关节i垂直于关节A变换矩阵或A矩4） A变换矩阵将机器人每一个连杆建立一个坐标系，并用齐次变换来描述这些坐标系间的相对关系，也叫相对位 姿通常把描述一个连杆坐标系与下一个连杆坐标系间相对关系的齐次变换矩阵叫做 阵。A1矩阵表示第一个连杆坐标系相对于固定坐标系的位姿A2矩阵表示第二个连杆坐标系相对于第一个连杆坐标系的位姿An矩阵表示第n个连杆坐标系相对于第 n-1个连杆坐标系的位姿Z4.实验内容与实验步骤1） 根据右手螺旋定则确定机器人关节值方向，以及机器人各杆件运动方向。2） 练习机器人杆件坐标系的建立方法，通过右手定则判断各杆件坐标系坐标轴方向。图11右手螺旋定则5.大作业1） 试寻找FANUC ARC Mate lOOiB 机器人初始位型2） 建立FANUC ARC Mate lOOiB 6自由度关节型机器人杆件坐标系，绘制机器人杆件坐标系图3） 制作DH参数表。i0daa